گرافیک رایانه‌ای

گرافیک رایانه‌ای یکی از قدیمی‌ترین شاخه‌های علوم رایانه است که به ترسیم، تغییر، و کار با تصاویر به شیوه‌های محاسباتی و رایانه‌ای اقدام می‌نماید. گرافیک رایانه‌ای یکی از پرجاذبه‌ترین و وسیع‌ترین کاربردهای رایانه‌هاست. بازیهای رایانه‌ای، برنامه‌های ساخت پویانمایی‌ دوبعدی و سه‌بعدی، شبیه‌سازیهای محاسباتی^*[1]، و پردازش تصاویر را می‌شود به‌عنوان چند نمونه نام برد

نرم‌افزارهای گرافیکی

نرم‌افزارهای مورد استفاده در کارهای گرافیکی را می‌توان به دو دستهٔ بزرگ تقسیم کرد:

1-نرم‌افزارهای با کاربرد ویژه

2-نرم‌افزارهای عمومی گرافیکی

نرم‌افزارهای دستهٔ اوّل را برای افرادی طرّاحی نموده‌اند که در برنامه‌نویسی خبره نبوده و تنها مایل‌اند به ایجاد تصویر، گراف، یا چارت در یک زمینهٔ خاصّ (بدون نگرانی از چند و چون مسائل گرافیکی آن) اقدام نمایند. از جملهٔ اینگونه برنامه‌ها می‌شود نرم‌افزارهای ویژهٔ نقّاشی در کارهای هنری، و نیز انواع سیستم‌های کَد^*[2] برای معماری، کسب و کار، امور پزشکی، و مهندسی را ذکر کرد. در مقابل اینها، بسته‌های برنامه‌نویسی عمومی گرافیکی (دستهٔ دوّم) قرار دارد، که وظیفهٔ آنها تأمین و ارائهٔ کتابخانه‌های پیش‌نوشتهٔ نرم‌افزاری‌است. این کتابخانه‌ها پر شده‌است از توابع گرافیکی که می‌شود آنها را در زبانهای برنامه‌سازی مختلفی همچون سی‌پلاس‌پلاس، جاوا، سی‌شارپ، یا فرترن مورد استفاده قرار داد

گرافیک رایانه‌ای به استفادهٔ وسیع از ریاضیّات کاربردی نیاز دارد. از مهم‌ترین زمینه‌های مربوط، باید به هندسه مسطحه^*[3]، هندسهٔ فضائی^*[4]، جبر خطی، و در سطوحی پیشرفته‌تر، به حسابان، معادلات دیفرانسیل، هندسهٔ دیفرانسیل، و روشهای عددی اشاره نمود

گرافیک دوبعدی

تمامی تصاویر ثبت شده به وسیله رایانه که از یک نمای ثابت بدست آمده‌است و قدیمی ترین راه ویرایش تصاویر به وسیله رایانه‌است تا صحنه‌ای که بدست می‌آید صحنه صبت شده از یک نما باشد . که به شاخه‌های مختلف تقسیم می‌گردد.(نقاشی دیجیتالی -ویرایش تصاویر- انیمیشن)

نقاشی دیجیتالی

نقاشی دیجیتالی در مجموع به تصاویر خلق شده توسط رایانه که بوسیله نرم افزارهای مختلف ایجاد می‌شود، اطلاق می‌گردد. این شاخه از گرافیک دو بعدی به شیوه‌های مختلف انجام می‌پذیرد درست مثل نقاشی دستی شیوه‌های مثل رئال یا سورئال دارد

ویرایش تصاویر

ویرایش تصاویر به ایجاد تغییرات در تصاویری گفته می‌شود که در گذشته به وسیله ورودی‌ها به را یانه داخل شده‌است . مانند رتوش تصاویر در عکاسی‌ها یا ویرایش چند عکس برای یک صحنه فیلم . برای معرفی بهترین نرم افزار برای این کار میتوان به نرم افزار Photoshop از شرکت Adobe نام برد

انیمیشن

این شیوه را تمامی ما می‌شناسیم امروزه بیشتر فیلم‌های کارتونی به این شیوه تولید می‌شوند. ایجاد تصاویر دیجیتالی و کنار هم قرار دادن آنها را انیمیشن می‌نامند. در گرافیک دوبعدی مقولاتی از جمله کارتون های معمولی به چشم میخورد

گرافیک سه‌بعدی

کاربردهاس مشترک گرافیک سه بعدی :

گرافیک سه بعدی در برنامه های کامپیوتری جدید کاربرد بسیاری دارد. استفاده که برنامه ها از گرافیک سه بعدی میکنند از بازیهای اینتراکتیو سه بعدی تا شبیه سازی و پزشکی و مصارف شغلی متفاوت است. محصولات پر کیفیت سه بعدی راه خودشان را به سمت فیلمها و صنعت و آموزش به خوبی پیدا کرده اند

   Real-time 3D :

همانگونه که قبلا تعریف شد گرافیک های سه بعدی بلادرنگ متحرک هستند و با کاربر فعل و انفعال دارند. یکی از اولین استفاده ها از گرافیک بلادرنگ سه بعدی شبیه سازی پرواز در امور نظامی بود

هر چند امروزه شبیه سازهای پرواز به سرگرمی مشهوری برای مشتاقان خانگی تبدیل شده اند. تصویر 15-1 یک اسکرین شات از یک شبیه ساز پرواز معروف را نشان میدهد که از OpenGL برای رندر سه بعدی استفاده کرده است

برنامه ها برای گرافیک سه بعدی بر روی کامپیوترها تقریبا بیشمار هستند. شاید عمومی ترین استفاده از گرافیک کامپیوتری سه بعدی بازیهای رایانه ای باشند. امروزه به سختی میتوان کامپیوتری را یافت که نیاز به یک کارت گرافیک سه بعدی نداشته باشد. سه بعدی همیشه برای تجسمات علمی و برنامه های مهندسی معروف بوده است. رابط های گرافیکی نرم افزاری هم از سخت افزار سه بعدی استفاده فراوان میبرند. برای مثال ورژن جدید سیستم عامل Macintosh os x برای رندر کردن تمام پنجره ها و کنترل ها و جلوه های تصویری از OpenGL استفاده میکند.

گرافیک سه بعدی غیر همزمان Non-Real-Time :

برای برنامه هایی که از گرافیک سه بعدی بلادرنگ استفاده میکنند قانونی و.جود دارد. با دادن فرصت بیشتری برای پردازش تصاویر شما میتوانید گرافیک های سه بعدی با کیفیت بالاتری ایجاد نمایید. به طور مثال بعضی از نرم افزارهای مدل سازی از گرافیک سه بعدی بلادرنگ برای تقابل با هنرمند برای خلق محتوای مورد نظرش استفاده میکنند. سپس تصاویر به برنامه دیگری فرستاده میشوند (ray tracer) که تصاویر را رندر میکنند. رندر کردن یک فریم تنها برای انیمیشنی مانند داستان اسباب بازی به ساعتها زمان بر روی یک کامپیوتر سریع نیاز دارد. این پروسه رندر و ذخیره سازی صدها فریم یک انیمیشن را میسازد که بطور رشته متوالی قابل پخش مجدد میباشد. اگرچه پخش تصاویر انیمیشن ممکن است یک عمل بلادرنگ به نظر برسد اما اینطور نیست. چون آن اینتراکتیو نیست در نتیجه آن بلادرنگ نیست بلکه بیشتر یک سری تصاویر از پیش رندر شده میباشد